Je leest:

Luchtdruk laat zandjets springen

Luchtdruk laat zandjets springen

Wandelen over een stofwoestijn op Mars of de Maan? Houd vooral de atmosfeer in je achterhoofd, betogen Twentse onderzoekers. In de Physical Review Letters beschrijven ze hoe wegzakken in het fijne stof afhangt van de luchtdruk.

Een stalen kogel die op een bed van zeer los gepakte kleine zandkorrels valt, veroorzaakt een krachtige naar boven spuitende straal van zand. Dat ontdekte een groep onderzoekers van de Universiteit Twente en de Stichting FOM onder leiding van Detlef Lohsein 2004 . In vervolgonderzoek liet het team zien dat de hoogte van de zandstraal afhankelijk is van de luchtdruk boven het zandbed.

Zandjets bij verschillende luchtdrukken. Hoe lager de luchtdruk, hoe minder hoog de jet. Een bar (1000 millibar) is de druk van de atmosfeer op zeeniveau. bron: Vakgroep Physics of Fluids, Universiteit Twente. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Een kogel die in zand valt, trekt in zijn kielzog een holte die gevuld wordt met lucht afkomstig uit de ruimtes tussen de zandkorrels in de omgeving van de kogel. De korrels zijn zeer los gepakt en daardoor zit er relatief veel lucht tussen. De hydrostatische druk in het zand perst de holte in elkaar. Dat gebeurt met zo’n kracht dat een straal van zandkorrels omhoog spuit.

Lohse’s onderzoeksgroep constateert dat de luchtdruk boven het zandbed van invloed is op de snelheid waarmee de kogel zich door het zand voortbeweegt. Hoe hoger de luchtdruk, hoe dieper de kogel kan komen en hoe groter als gevolg daarvan de hydrostatische druk die de holte achter de kogel dicht perst. De bewegende kogel produceert een luchtstroom en die blijkt de toch al losse pakking van de zandkorrels verder te verzwakken. Hij maakt als het ware ter plekke een beetje drijfzand waardoor hij gemakkelijker verder het zand kan indringen, zo blijkt uit waarnemingen tijdens experimenten in Twente. Bij een hogere luchtdruk boven het zandbed wordt dit effect sterker.

De vorming van een inslagkrater bij een omgevingsdruk van 200 millibar. Een ms is een duizendste seconde (milliseconde). bron: Vakgroep Physics of Fluids, Universiteit Twente. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Marsrobot

De Twentse waarnemingen laten zien waarom je op Mars heel veilig ruimterobots kunt laten landen. De luchtdruk is er is maar ongeveer 1% van die op aarde en ook in stoffige gebieden zal een lander dus niet snel wegzakken. Dat het rijden door duinen op Mars desondanks toch een hachelijke zaak kan zijn, bleek in 2005. Toen zat de rijdende Marsrobot Opportunity bijna anderhalve maand vast in een zandduintje.

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM).
© Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 juli 2007

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.